ProjektOASIS

Additive Fertigungsverfahren erfordern ein hohes Maß an Prozessbeherrschung, um die Qualität der gefertigten Bauteile zu gewährleisten. Trotz jüngster technologischer Fortschritte bleibt die Prozessüberwachung eine kritische Herausforderung, insbesondere wenn es darum geht, das Auftreten von Fehlern in Echtzeit zu erkennen.

Das Projekt OASIS knüpft an das Projekt Surveillance an, das das Potenzial von Monitoringsystemen für additive Fertigungsverfahren nachgewiesen und zugleich mehrere technische und wissenschaftliche Hürden aufgezeigt hat:

• Schwierigkeiten bei der Interpretation der Sensordaten
• fehlende Entscheidungswerkzeuge in Echtzeit für den Bediener
• keine direkte Verbindung zwischen Maschinenbeobachtung und intelligenter Fehleranalyse

Vor diesem Hintergrund zielt OASIS darauf ab, die Rolle des Bedieners zu stärken, indem er in den Mittelpunkt eines erweiterten Überwachungssystems gestellt wird, das auf intelligenter Datenanalyse und Bilderfassung während der Fertigung basiert.

Projekt mit einer Laufzeit von 3 Jahren, von Januar 2020 bis Dezember 2022

Das Projekt OASIS soll die Überwachung additiver Fertigungsverfahren effizienter, intuitiver und zuverlässiger machen.

Die Hauptziele sind:

• Eine Fehlerdatenbank auf Basis der Bilderfassung und -analyse während der Fertigung entwickeln
• Ein analytisches Überwachungssystem für additive Fertigungsverfahren einrichten
• Die Daten von Kameras im Bereich des Schmelzbads zur Fehlererkennung nutzen
• Bildanalysealgorithmen entwickeln, um die Erkennung von Anomalien zu automatisieren
• Eine auf der Erfahrung des Bedieners basierende Steuerungsoberfläche aufbauen
• Eine Fernüberwachung der Verfahren mit relevanten und verwertbaren Kennzahlen ermöglichen

Übergeordnetes Ziel ist es, die Qualität der gefertigten Bauteile zu gewährleisten und gleichzeitig die Analyse- und Entscheidungsfähigkeit des Bedieners zu stärken.

Als Projektkoordinator entwickelt IREPA LASER einen Ansatz, der auf intelligente Prozessüberwachung und Mensch-Maschine-Interaktion ausgerichtet ist.

Überwachung durch Bilderfassung
Das Projekt nutzt Bilderfassungssysteme im Bereich des Schmelzbads, um die physikalischen Phänomene der additiven Fertigung in Echtzeit zu verfolgen.

Diese Daten ermöglichen es:

• Fehler während der Fertigung zu erkennen
• Anomalien zu charakterisieren
• eine Wissensbasis über die beobachteten Fehler aufzubauen

Entwicklung einer intelligenten Fehlerdatenbank
Eine strukturierte Datenbank wird erstellt, um:

• die beobachteten Fehler zu erfassen
• visuelle Signaturen den Verfahrensparametern zuzuordnen
• das Verständnis der Fehlerentstehungsmechanismen zu verbessern

Entwicklung von Analysealgorithmen
Bildanalysemethoden werden entwickelt und optimiert, um:

• Fehler automatisch zu erkennen
• die Robustheit der Erkennung zu verbessern
• die Zuverlässigkeit der Überwachungssysteme zu erhöhen

Bedieneroberfläche und erweiterte Überwachung
Eine spezielle Oberfläche wird entwickelt, die es dem Bediener ermöglicht:

• die Verfahren aus der Ferne zu verfolgen
• relevante Kennzahlen in Echtzeit zu erhalten
• sich bei der Interpretation der Daten auf seine Erfahrung zu stützen

Dieser Ansatz stärkt die Rolle des Menschen im Regelkreis und stattet ihn zugleich mit intelligenten Werkzeugen aus.

Experimentelle Validierung
Die entwickelten Lösungen werden durch Versuchsreihen und die Analyse ihrer Wirksamkeit unter repräsentativen Bedingungen validiert.

Das Projekt OASIS wird von einem kleinen, komplementären Konsortium getragen:

• IREPA LASER – Projektkoordinator, Entwicklung der Überwachungs- und Analysewerkzeuge
• CIRTES – Technologischer und wissenschaftlicher Partner

Das Projekt wird im Rahmen der Förderprogramme der Région Grand Est und FEDER finanziert:

• Gesamtkosten des Projekts: 371 509 €
• FEDER-Förderung: 129 038 €
• Kofinanzierung Région Grand Est + FEDER: ~70 % des Budgets

Das Projekt OASIS bietet der Industrie der additiven Fertigung konkrete Vorteile.

Verbesserung der Bauteilqualität
Die frühzeitige Erkennung von Fehlern reduziert Nichtkonformitäten und verbessert die Zuverlässigkeit der Produktion.

Stärkung der Prozessüberwachung
Die entwickelten Systeme ermöglichen eine effizientere und präzisere Echtzeitüberwachung.

Höhere Reaktionsfähigkeit der Bediener
Die spezielle Oberfläche verbessert die Entscheidungsfindung durch klare und verwertbare Kennzahlen.

Senkung der Produktionskosten
Weniger Ausschuss und weniger unproduktive Versuche tragen zu einer besseren Kostenkontrolle bei.

Weiterentwicklung hin zu einer „augmentierten“ additiven Fertigung
Das Projekt legt die Grundlagen für eine neue Generation von Verfahren, bei denen der Bediener durch intelligente Überwachungssysteme unterstützt wird.